CN104140454A - 一种钻井液用聚醚胺基烷基糖苷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻井液用聚醚胺基烷基糖苷及其制备方法，属油田化学钻井液处理剂技术领域。步骤如下：（1）将环氧化物、烷基糖苷、水、催化剂按摩尔比为1:0.5～1：4～8:0.01～0.10加入高压釜，开动搅拌，在3～10MPa、温度50～110℃下反应0.5～4.0h，得到烷基糖苷聚醚的水溶液；（2）将上述烷基糖苷聚醚的水溶液用中和剂中和到pH值为6～9，加入有机胺，烷基糖苷聚醚与有机胺按摩尔比为1：0.8～1.2混合，在温度40～90℃、常压反应3～10h，得到橘红色透明粘稠的聚醚胺基烷基糖苷水溶液，除水即得聚醚胺基烷基糖苷产品。其页岩抑制性能优异，在浓度为1%的聚醚胺基烷基糖苷水溶液中150℃高温滚动16h，页岩一次回收率＞97%，相对回收率＞99%。
Description
技术领域
本发明涉及一种烷基糖苷衍生物及其制备方法，特别是涉及一种聚醚胺基烷基糖苷及其制备方法，属油田化学钻井液处理剂技术领域。
背景技术
聚醚胺是一类环氧树脂的韧性固化剂及制备聚胺酯脲和聚脲材料的主要原料，近年来作为一种强抑制剂开始应用于钻井液中。其应用于钻井液中表现出以下优点：（1）可以抑制大多数活性页岩，提供良好的井壁稳定性；（2）低的剪切稀释率，有利于提高动塑比，以提高悬浮钻屑能力，防止岩屑沉积，避免井下各种事故的发生；（3）防泥包能力强，润滑性好，有利于提高钻速，利于井眼清洁；（4）流变性好，固相含量低，抗污染能力强；（5）可生物降解性强，有利于环保；（6）抗盐性强，可以用于不同浓度的盐水配方，在深海作业中可以防止钻井液产生气泡。但其也存在加量大，抗温性能相对较差，成本高的缺点。申请号为201210052388.0的专利公开了一种聚醚胺的制备方法，主链为聚环氧丙烷、聚环氧乙烷、聚四氢呋喃或者三者的共聚物，主链的一端为羟基，主链的另一端为具有NH2-R-OH结构的醇胺类化合物封端。利用叔丁氧羰基（BOC）保护醇胺类化合物的胺基，羟基保留，得到BOC-NH-R-OH；BOC-NH-R-OH在强碱或者双金属氰化物催化下，引发环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃或者三者的混合物反应，进行开环聚合；在酸性条件下，进行BOC的脱保护反应，得到聚醚胺。该发明通过调节聚醚链中环氧丙烷、环氧乙烷与四氢呋喃的比例，可得不同亲水性的聚醚主链，聚醚链的一端含有胺基，酸化之后可提供较强的亲水性，可应用于表面活性剂、絮凝剂、染整助剂以及电泳漆等领域。申请号为201310095868.X的专利公开了一种聚醚胺及其制备方法，该发明首次利用酮类或醛类或酸酐与伯胺基反应生成酮亚胺或醛亚胺或酰基保护的胺类化合物，以仲胺或活泼羟基与环氧烷类单体进行阴离子聚合，合成含伯胺基的聚醚胺。该发明克服了传统方法羟基直接胺化对设备及工艺的严苛条件要求，胺类化合物与聚醚链相连时易发生副反应等缺陷，成功合成了反应条件温和、结构规整的聚醚胺。
烷基糖苷主要应用于日化产品、纺织、皮革助剂、造纸助剂等多个行业，20世纪90年代开始应用于钻井液。最早将其应用于钻井液的报道出现在1994年在美国达拉斯召开的IADC\SPE钻井工程会议上，研究成果引起了与会者的广泛关注。之后，国内石油大学（北京）和石油大学（华东）及其它研究机构相继开展了相关研究，经过十几年的发展，取得了较大进展。目前甲基葡萄糖苷钻井液已经形成比较成熟的体系，有许多成功应用于现场的报道，但存在加量大、抑制性能及抗温性能有待提高的缺陷，上述不足限制了其在钻井液中进一步应用推广。专利CN 200910112354.4公开了一种甲基葡萄糖苷的制备方法，以纤维素和甲醇为原料，以甲醇为反应介质，在酸性催化剂存在下，纤维素和甲醇催化反应直接制备甲基葡萄糖苷。整个工艺过程简单，甲基葡萄糖苷最高收率可达到65%。
聚醚胺应用于钻井液中虽有诸多优点，但存在存在加量大，抗温性能相对较差，成本高的缺点。烷基糖苷应用于钻井液中存在加量大、抑制性能及抗温性能有待提高的缺陷。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的聚醚胺和烷基糖苷应用于钻井液中存在加量大、抗温性能相对较差等缺陷,提供一种在烷基糖苷上引入聚醚胺基合成的页岩抑制剂聚醚胺基烷基糖苷。本发明的另一个目的是提供一种反应条件温和、工艺操作简单的钻井液用聚醚胺基烷基糖苷制备方法。
一种钻井液用聚醚胺基烷基糖苷，其结构通式为：
式中：m=0,1,2,3,4,5；n=0,1,2,3,4,5；o=0,1,2,3；R=-CH3,-C2H5,-C3H6,-C4H8。分子量范围为：252.18～934.44。
本发明具体步骤如下：
（1）将环氧化物、烷基糖苷、水、催化剂按摩尔比为1:0.5～1：4～8:0.01～0.10加入高压釜，开动搅拌，在3～10MPa、温度50～110℃下反应0.5～4.0h，得到烷基糖苷聚醚的水溶液；
（2）将上述烷基糖苷聚醚的水溶液用中和剂中和到pH值为6～9，加入有机胺，烷基糖苷聚醚与有机胺按摩尔比为1：0.8～1.2混合，在温度40～90℃、常压反应3～10h，得到橘红色透明粘稠的聚醚胺基烷基糖苷水溶液，除水即得聚醚胺基烷基糖苷产品。
所述的环氧化物为环氧乙烷、环氧丙烷中的一种或两种；
所述的催化剂是无机酸、有机酸或无机酸和有机酸的复配的混合物；
所述的无机酸为硫酸、硝酸、磷酸、磷钨酸中的一种；
所述的有机酸为对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、氨基磺酸中的一种。
所述的烷基糖苷为甲基糖苷、乙基糖苷、丙基糖苷、丁基糖苷中的一种；
所述的中和剂为NaOH、KOH、Na2CO3中的一种；
所述的有机胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种。
本发明的有益效果是：
本发明采用烷基糖苷、环氧化物与有机胺为原料制备聚醚胺基烷基糖苷，反应条件温和，工艺操作简单，合成产品绿色环保，产品是一种优良的钻井液用页岩抑制剂。
具体实施方式：
实施例1
在装有温度计、冷凝管、搅拌器的高压釜中，加入环氧乙烷44.05g、甲基糖苷97g、蒸馏水72g和对甲苯磺酸1.72g，在3MPa、温度50℃下反应0.5h，得到甲基糖苷聚醚的水溶液；将上述甲基糖苷聚醚的水溶液用中和剂中和到pH值为6，加入乙二胺24g，在温度40℃、常压下反应3h，得到橘红色透明粘稠的液体，除水即得聚醚胺基甲基糖苷产品。页岩在浓度为1%的聚醚胺基甲基糖苷水溶液中150℃高温滚动16h，页岩一次回收率97.14%，相对回收率99.45%。
得到一种钻井液用聚醚胺基烷基糖苷，其结构式为：
式中：m=0,1,2,3,4,5。
实施例2～8步骤与实施例1相同，得到通式：
式中：m=0,1,2,3,4,5；n=0,1,2,3,4,5；o=0,1,2,3；R=-CH3,-C2H5,-C3H6,-C4H8。分子量范围为：252.18～934.44。
具体反应物质、反应条件及产品性能如表1所示：
表1反应物质用量、反应条件及产品性能表
实施例1～8中制备的聚醚胺基烷基糖苷产品的页岩抑制性能如表2所示：
表2页岩在1%实施例产品水溶液中高温滚动回收率
注：R1：页岩一次回收率，R：页岩相对回收率。
由表1可知，本发明与现有技术相比，反应条件温和，工艺操作简单，合成产品绿色环保。本发明合成出的聚醚胺基烷基糖苷产品是一种优良的钻井液用页岩抑制剂。由表2可知，页岩在浓度为1%的聚醚胺基烷基糖苷水溶液中150℃高温滚动16h，页岩一次回收率＞97%，相对回收率＞99%。
Claims (8)
1.一种钻井液用聚醚胺基烷基糖苷，其特征是：其结构通式为：
式中：m=0,1,2,3,4,5；n=0,1,2,3,4,5；o=0,1,2,3；R=-CH3,-C2H5,-C3H6,-C4H8。分子量范围为：252.18～934.44。
2.一种钻井液用聚醚胺基烷基糖苷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将环氧化物、烷基糖苷、水、催化剂按摩尔比为1:0.5～1：4～8:0.01～0.10加入高压釜，开动搅拌，在3～10MPa、温度50～110℃下反应0.5～4.0h，得到烷基糖苷聚醚的水溶液；
（2）将上述烷基糖苷聚醚的水溶液用中和剂中和到pH值为6～9，加入有机胺，烷基糖苷聚醚与有机胺按摩尔比为1：0.8～1.2混合，在温度40～90℃、常压反应3～10h，得到橘红色透明粘稠的聚醚胺基烷基糖苷水溶液，除水即得聚醚胺基烷基糖苷产品。
3.如权利要求2所述的钻井液用聚醚胺基烷基糖苷的制备方法，其特征在于所述的环氧化物为环氧乙烷、环氧丙烷中的一种或两种。
4.如权利要求2所述的钻井液用聚醚胺基烷基糖苷的制备方法，其特征在于所述的烷基糖苷为甲基糖苷、乙基糖苷、丙基糖苷、丁基糖苷中的一种。
5.如权利要求2所述的钻井液用聚醚胺基烷基糖苷的制备方法，其特征在于所述的催化剂是无机酸、有机酸或无机酸和有机酸的复配的混合物。
6.如权利要求2所述的钻井液用聚醚胺基烷基糖苷的制备方法，其特征在于所述的无机酸为硫酸、硝酸、磷酸、磷钨酸中的一种。
7.如权利要求2所述的钻井液用聚醚胺基烷基糖苷的制备方法，其特征在于所述的有机酸为对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、氨基磺酸中的一种。
8.如权利要求2所述的钻井液用聚醚胺基烷基糖苷的制备方法，其特征在于所述的有机胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种。
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